5G系統的空中接口叫NR（New Radio），即新空口。其繼承了LTE系統的命名方式，將終端和接入網之間的接口稱為Uu（U：User to Networkinterface，u：Universal）接口。無線接口協議主要是用來建立、重配置和釋放各種無線承載業務的。

NR是UE和gNB之間的接口，其是一個完全開放的接口，只要遵循接口的標準和規范，不同制造商生產的設備都能夠互相通信。

從整體結構上看，5G和4G的協議棧本質上變化不大，兩者都是扁平化設計，用戶面和控制面分離，無線接口協議棧也是劃分為了物理層（L1）、數據鏈路層（L2）和網絡層（L3），俗稱三層、兩面，只是在用戶面新增了一個SDAP。

物理層

物理層位于無線接口的最底層，提供物理介質中比特流傳輸所需的功能，其為MAC和高層提供信息傳輸服務，其提供數據的接口通道為傳輸信道。

傳輸信道與物理信道的映射關系如圖4所示。可以看出，下行傳輸信道分為3種類型，比LTE少了一個多播信道，主要原因為在實際應用LTE時，由于多播業務優先級比較低，運營商支持不充分，因此并未很好的應用，不過在5G空口協議中也許后續還會加上多播信道。

對于下行信道，BCH的數據直接映射到PBCH上進行發送，PCH和DL-SCH的數據映射在PDSCH上進行發送；對于上行信道，RACH的數據映射到PRACH上進行發送，UL-SCH的數據映射到PUSCH上進行發送。

數據鏈路層

數據鏈路層包括MAC（媒體接入控制）、RLC（無線鏈路控制）、PDCP（分組數據匯聚協議）和SDAP（服務數據調整協議）四個子層，相比于LTE最大的區別就是引入了SDAP，引入SDAP的原因為NG接口基于QoS流控制，而空口是介于用戶面的數據無線承載（DRB）控制，兩者之間需要一個適配層，LTE之所以不需要這一層是因為LTE中EPS承載和DRB承載一一對應，不需要進行適配。SDAP層在控制平面乛無線承載信令的傳輸、加密和完整性保護，在用戶平面負責用戶業務數據的傳輸和加密。

MAC子層的主要服務和功能包括：

• 邏輯信道和傳輸信道直接的映射；

• 將屬于一個或不同邏輯通道的MAC SDU多路復用/解復用到傳輸信道上物理層的傳輸塊中，或者從傳輸塊中輸入/輸出；

• 調度信息報告；

• 使用HARQ進行糾錯；

• 通過動態調度的方式處理各用戶間的優先級；

• 通過邏輯信道優先級處理，對一個UE的邏輯信道進行優先級處理；

• 冗余信息填充。

單個MAC實體可以支持多個數字、傳輸時間和小區，邏輯信道優先級中的映射限制控制邏輯信道可以使用的數字、小區和傳輸時間。

RLC子層的主要服務和功能取決于傳輸模式包括：

• 上層PDU的轉移；

• 獨立于PDCP（UM和AM）中的序列號；

• 通過ARQ糾正錯誤（僅限AM）；

• RLCSDU的分割（AM和UM）和重新分割（僅AM）；

• 重新組裝SDU（AM和UM）；

• 重復檢測（僅限AM）；

• RLCSDU丟棄（AM和UM）；

• RLC重新建立；

• 協議錯誤檢測（僅限AM）。

PDCP子層的主要服務和功能包括：

• 數據傳輸（用戶平面或控制平面）；

• 維護PDCP SNS；

• 壓縮和解壓縮使用RoHC協議；

• 加密和解密；

• 完整性保護和完整性驗證；

• 基于定時器的SDU丟棄；

• 對于分體式支撐架，布線；

• 重復；

• 重新訂購和按順序交貨；

• 無序交付；

• 重復丟棄。

由于PDCP不允許COUNT在DL和UL中循環，因此由網絡來阻止此種情況發生（例如，通過使用相應的無線承載器的釋放和添加或完全配置的方式）。

上下行架構的 區別主要在于，下行反映網絡側的情況，需要進行多個用戶的調度優先級處理，而上行反映終端側的情況，只進行單個終端的多個邏輯信道的優先級處理。

物理層為MAC層提供傳輸信道級的服務，MAC為RLC提供邏輯信道級的服務，PDCP為SDAP提供無線承載級的服務，SDAP為上層提供5GC QoS流級的服務。MAC子層負責多個邏輯信道到同一個傳輸信道的復用功能；無線承載分為兩類，一是用戶面的DRB，二是控制面的信令無線承載（SRB）。

RRC層

RRC層主要功能如下：

• 廣播與AS和NAS有關的系統信息；

• 5GC或NG-RAN發起的尋呼；

• 在UE和NG-RAN之間建立、維護和發布RRC連接，包括：

-載體聚合的添加、修改和釋放；

-在NR或E-UTRA和NR之間添加、修改和釋放雙重連接。

• 安全功能，包括密鑰管理；

• 信號無線承載器（SRB）和數據無線承載器（DRB）的建立、配置、維護和發布；

• 移動功能包括：

-移交和上下文轉移；

-單元選擇與重選，單元選擇與重選的控制；

- RAT內的移動。

• QoS管理功能；

• 計量報告和報告控制；

• 無線鏈路故障的檢測和恢復；

• NAS消息的傳輸。

在5GC系統中，RRC的協議分為3個狀態：RRC空閑狀態、RRC非激活狀態、RRC連接狀態。相比于LTE增加的RRC非激活狀態主要是考慮在該狀態下UE可以進行節能操作。

RRC各狀態的特征如下：

• RRC空閑：

- PLMN選擇；

-系統信息廣播；

-小區重選的移動性；

- 5GC發起的尋呼及其管理的尋呼區域；

-由NAS配置的用于接收CN尋呼的DRX。

• RRC U未激活：

- PLMN選擇；

-系統信息廣播；

-小區重選的移動性；

- NG-RAN發起的尋呼；

- NG-RAN管理的基于RAN的通知區域；

- NG-RAN配置的用于接收尋呼的DRX；

-為UE建立5GC-NG-RAN連接（包括CP/UP平面的連接）；

- NG-RAN和UE都保存UE的接入層的上下文信息；

- Ng-RAN知道UE所屬的RNA。

• RRC連接：

-為UE建立5GC-NG-RAN連接（包括CP/UP平面的連接）；

- NG-RAN和UE都保存UE的接入層的上下文信息；

- NG-RAN知道UE所屬的小區；

-向用戶設備傳輸單播數據；

-網絡控制的移動性，包括測量。